超聲波流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)從石化到廢水處理，流量測(cè)量是許多行業(yè)不可或缺的一部分。有多種測(cè)量流量的方法，每種方法都使用不同類型的技術(shù)。一些示例包括機(jī)械、電磁、渦輪和渦街流量計(jì)。雖然這些傳統(tǒng)方法非常有用，但它們并不總是應(yīng)用的最佳選擇。

在某些情況下，帶有移動(dòng)部件或侵入件的傳統(tǒng)流量測(cè)量工具可能是不可取的。許多應(yīng)用可以受益于非侵入性和持久的流量測(cè)量技術(shù)。超聲波流量計(jì)完全符合這些要求。超聲波流量計(jì)無需與管道內(nèi)容物接觸即可測(cè)量流量。一些超聲波流量計(jì)選項(xiàng)甚至是非破壞性、非侵入性的鉗式流量計(jì)。

雖然超聲波流量計(jì)聽起來很理想，但它們?nèi)匀挥腥秉c(diǎn)。如果您正在研究流量計(jì)選項(xiàng)，則必須了解每個(gè)選項(xiàng)的優(yōu)缺點(diǎn)。

 

什么是超聲波流量計(jì)？

超聲波流量計(jì)，顧名思義，是利用聲波來測(cè)量流量的儀表。這些儀表安裝在管道的內(nèi)部或外部，當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，將超聲波從儀表的一側(cè)傳輸?shù)搅硪粋?cè)。然后收集并測(cè)量這些傳輸?shù)牟ㄒ源_定流量。

有多種類型的流量計(jì)，但它們的工作原理相同。有些可以插入管道或內(nèi)嵌連接。有些選項(xiàng)甚至可以使用夾子連接到管道的外部——這種超聲波換能器被稱為夾式流量換能器。

 

超聲波流量計(jì)如何工作？

雖然超聲波流量計(jì)都使用聲波工作，但它們的工作方式并不相同。有兩種主要類型在傳輸和測(cè)量聲波的方式上略有不同 - 它們是多普勒類型和傳輸時(shí)間類型：

• 多普勒型流量計(jì)： 多普勒型流量計(jì)利用多普勒效應(yīng)工作。儀表通過流體傳輸聲波并測(cè)量聲波如何反射。當(dāng)流體靜止時(shí)，反射聲的頻率是相同的。但是，如果液體在移動(dòng)，反射波的頻率就會(huì)不同——這種效應(yīng)稱為多普勒效應(yīng)，可用于計(jì)算流速。
• 時(shí)差流量計(jì)： 時(shí)差流量計(jì)在對(duì)角線上向相反方向發(fā)送超聲波——一個(gè)信號(hào)向上游發(fā)送，另一個(gè)向下游發(fā)送。這些信號(hào)到達(dá)另一側(cè)所需的時(shí)間差用于測(cè)量流量。在無流量條件下，傳輸時(shí)間測(cè)量值將相同。在流動(dòng)條件下，上游波將比下游波傳播得慢。

• 這兩種流量計(jì)類型都通過液體輸送管道發(fā)射和接收超聲波進(jìn)行測(cè)量。兩者的主要區(qū)別在于多普勒流量計(jì)可以測(cè)量含有雜質(zhì)和顆粒的液體，而傳輸時(shí)間超聲波流量計(jì)主要測(cè)量不含此類顆粒的清潔液體。

 

超聲波流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

超聲波流量計(jì)在多個(gè)行業(yè)的各種應(yīng)用中非常有用。超聲波流量計(jì)提供的一些好處包括：

• 無活動(dòng)部件： 傳統(tǒng)的機(jī)械流量計(jì)通過使用活動(dòng)部件來測(cè)量壓力，作為機(jī)械傳感器。不幸的是，這些部件帶來了幾個(gè)問題。它們通常會(huì)阻礙流動(dòng)并導(dǎo)致壓力損失。移動(dòng)部件也會(huì)隨著時(shí)間的推移而退化，提供的結(jié)果不太準(zhǔn)確，需要維修和更換。由于超聲波流量計(jì)中沒有活動(dòng)部件，您不必?fù)?dān)心它們會(huì)降解或造成堵塞。
• 低維護(hù)： 由于超聲波流量計(jì)不涉及移動(dòng)部件，因此它們可以使用很長時(shí)間，幾乎不需要維護(hù)。它們還具有低功耗，因此在需要更換電池之前它們通常可以使用數(shù)年。
• 數(shù)字和模擬選項(xiàng)： 超聲波流量計(jì)有多種輸出，先進(jìn)的技術(shù)允許創(chuàng)建具有數(shù)字讀數(shù)和網(wǎng)絡(luò)連接功能的超聲波換能器。這意味著傳感器可以將測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)傳送到中央監(jiān)控系統(tǒng)。
• 高精度： 只要儀表正確安裝和安裝，這些儀表是高度準(zhǔn)確的。但是，管段式和插入式流量計(jì)通常比夾式超聲波流量計(jì)更穩(wěn)定。

• 需要注意的是，在管道質(zhì)量不好的情況下，超聲波儀表通常安裝在管道內(nèi)部。如果管道質(zhì)量足夠，則可選擇夾式超聲波。

 

超聲波流量計(jì)的缺點(diǎn)

雖然超聲波流量計(jì)具有許多優(yōu)點(diǎn)，但它們遠(yuǎn)非完美的解決方案。與它們相關(guān)的一些問題是：

• 更高的前期成本： 超聲波流量計(jì)比當(dāng)今可用的許多其他在線流量計(jì)要貴得多。這在很大程度上是因?yàn)槁晫W(xué)部件非常昂貴。雖然這些儀表提供了長期的成本效益，但購買和安裝它們的前期成本可能會(huì)帶來問題。
• 物質(zhì)限制： 超聲波流量計(jì)不能用于嚴(yán)重污染的液體或漿液。本質(zhì)上，不能通過超聲波能量的任何類型的液體都無法使用超聲波流量測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。

• 同樣重要的是要注意，在節(jié)省維護(hù)成本方面，安裝在管道內(nèi)或管道內(nèi)的超聲波流量計(jì)沒有與夾式超聲波流量計(jì)相同的好處——固定和調(diào)整這些流量計(jì)需要切入管道并可能導(dǎo)致生產(chǎn)停止。

 

時(shí)差式流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)

雖然上述優(yōu)點(diǎn)適用于所有超聲波流量計(jì)，但某些優(yōu)點(diǎn)僅適用于某些類型。通行時(shí)間計(jì)的一些具體好處是：

• 雙向測(cè)量： 雖然許多傳統(tǒng)流量計(jì)僅在單個(gè)方向上測(cè)量，但傳輸時(shí)間超聲波流量計(jì)測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向的流量 - 正向和反向。
• 高穩(wěn)定性： 傳輸時(shí)間計(jì)不受其測(cè)量液體的溫度、密度或濃度的影響，使其成為更穩(wěn)定的測(cè)量設(shè)備。
• 測(cè)量液體和氣體的能力： 超聲波流量計(jì)可用于測(cè)量多種液體。傳輸時(shí)間計(jì)通常用于沒有顆粒的液體，因?yàn)樗鼈儾荒芎芎玫靥幚硎芪廴镜囊后w。時(shí)差流量計(jì)通常測(cè)量的一些流體包括水、熔融硫磺和低溫液體。傳輸時(shí)間流量計(jì)甚至能夠測(cè)量氣體和蒸汽流量。

• 雖然時(shí)差流量計(jì)在典型超聲波流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)之上提供了這些優(yōu)點(diǎn)，但它們確實(shí)有一個(gè)重大缺點(diǎn)——它們可以測(cè)量的物質(zhì)類型極其有限。時(shí)差流量計(jì)對(duì)顆粒和雜質(zhì)過于敏感，即使是很小的氣泡也會(huì)產(chǎn)生誤差——事實(shí)上，許多制造商發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣泡和顆粒達(dá)到一定濃度時(shí)，時(shí)差超聲波流量計(jì)的精度會(huì)受到負(fù)面影響。因此，時(shí)差式流量計(jì)只能測(cè)量均質(zhì)液體。

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多普勒式流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)

雖然多普勒型流量計(jì)不如時(shí)差流量計(jì)準(zhǔn)確，但它們?cè)谝粋€(gè)領(lǐng)域勝過它們——它們能夠測(cè)量不純的液體。多普勒型流量計(jì)依靠液體中的微粒來測(cè)量流量，因此它們可以應(yīng)用于含有大量微粒和氣泡的液體。然而，需要注意的是，多普勒型流量計(jì)仍然存在局限性，因?yàn)樗鼈儽仨氂糜诳蓴y帶超聲波的液體。

雖然這種優(yōu)勢(shì)在某些情況下很有幫助，但多普勒型流量計(jì)確實(shí)存在多個(gè)缺點(diǎn)，包括：

• 對(duì)溫度變化的敏感性： 多普勒型超聲換能器對(duì)溫度、密度和濃度的變化也極為敏感，這意味著管道內(nèi)容物的任何變化都可能對(duì)多普勒換能器結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生負(fù)面影響。
• 物質(zhì)限制： 除了不能用于漿液外，多普勒超聲波流量計(jì)在不透明流體太靠近管壁時(shí)效率較低。

• 超聲波流量計(jì)通常用于測(cè)量分子上能夠讓超聲波通過的液體的速度。這些液體包括水、熔融硫磺、低溫液體和化學(xué)品。

 

夾式超聲波流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

超聲波流量計(jì)技術(shù)提供的許多優(yōu)勢(shì)因夾式選件可以連接到管道外部而不是安裝在管道內(nèi)部這一事實(shí)而被放大。其中一些額外的好處包括：

• 無需切割： 由于不需要在管道內(nèi)部安裝夾緊式超聲波換能器，因此無需切割。不需要關(guān)閉管道來安裝新流量計(jì)，這意味著過程正常運(yùn)行時(shí)間保持在最長的水平。這也減少了損壞管道和造成泄漏的機(jī)會(huì)，這會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和維護(hù)成本。
• 無流量阻礙： 傳統(tǒng)流量計(jì)通常必須安裝在管道內(nèi)部才能測(cè)量流量。內(nèi)部安裝可能會(huì)根據(jù)其位置造成問題，因?yàn)樗鼈儠?huì)在管道中形成障礙物。對(duì)于更粘稠的流體，這可能會(huì)擾亂流動(dòng)，可能會(huì)捕獲顆粒并隨著時(shí)間的推移導(dǎo)致堆積。雖然內(nèi)部安裝的超聲波流量計(jì)可能會(huì)導(dǎo)致這個(gè)問題，但夾式流量計(jì)通過連接到管道的外部來完全避免它。
• 無壓力損失： 超聲波流量計(jì)不需要與流體接觸，因此不會(huì)因安裝或使用而產(chǎn)生壓力損失。這意味著無需補(bǔ)償損失的壓力。
• 不與液體接觸： 在需要與流體接觸的傳統(tǒng)流量計(jì)中，可能會(huì)出現(xiàn)許多問題。流量計(jì)的存在可能會(huì)污染或降解管道中的流體，這是食品生產(chǎn)、醫(yī)療和化工行業(yè)的常見問題。此外，帶有化學(xué)或物理侵蝕性物質(zhì)的管道中的儀表會(huì)迅速降解，需要更頻繁地更換。夾式流量傳感器無需直接接觸流體即可測(cè)量流量，因此流量計(jì)不會(huì)與流體相互作用。
• 低維護(hù)： 由于它們沒有活動(dòng)部件，不需要切割，也不會(huì)接觸有害物質(zhì)，因此夾式超聲波流量計(jì)使用壽命長，維護(hù)很少。除了它們的持久性之外，這些儀表可以在不關(guān)閉操作或打開管道的情況下進(jìn)行維修。在大多數(shù)情況下，可以購買新的夾式超聲波流量計(jì)來相對(duì)輕松地更換舊的。
• 便攜性： 夾式流量計(jì)整體輕便，換能器安裝方便，所以提供了便攜的額外好處。

• 除了這些優(yōu)勢(shì)之外，超聲波流量計(jì)的擁有成本與其他流量計(jì)相比相對(duì)較低，包括內(nèi)部安裝的流量計(jì)。雖然更高級(jí)的版本通常具有更高的前期成本，但超聲波換能器的安裝成本更低、維護(hù)成本更低且使用壽命更長。

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夾式超聲波流量計(jì)的缺點(diǎn)

夾式超聲波流量計(jì)也有一些缺點(diǎn)，例如：

• 管道條件要求：外夾式超聲波流量計(jì)需要高質(zhì)量的管道條件才能正常工作。它們不適用于任何由水泥或混凝土制成或含有水泥或混凝土的管道。它們還受到管道內(nèi)外生銹的負(fù)面影響——即使是很小的銹跡也會(huì)影響結(jié)果。

• 對(duì)于許多操作，夾式超聲波流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于缺點(diǎn)，但在做出決定之前必須考慮您的應(yīng)用要求。